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title: 核心架构
description: 了解 MCP 如何连接客户端、服务器和大型语言模型
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模型上下文协议（MCP）基于灵活、可扩展的架构，实现了大型语言模型（LLM）应用程序与集成之间的无缝通信。本文档涵盖了核心架构组件和概念。

## 概述

MCP 遵循客户端-服务器架构，其中：

- **主机** 是发起连接的 LLM 应用程序（如 Claude Desktop 或 IDE）
- **客户端** 在主机应用程序内与服务器保持 1:1 连接
- **服务器** 为客户端提供上下文、工具和提示

```mermaid
flowchart LR
    subgraph "主机"
        client1[MCP 客户端]
        client2[MCP 客户端]
    end
    subgraph "服务器进程"
        server1[MCP 服务器]
    end
    subgraph "服务器进程"
        server2[MCP 服务器]
    end

    client1 <-->|传输层| server1
    client2 <-->|传输层| server2
```

## 核心组件

### 协议层

协议层负责消息框架、请求/响应关联以及高级通信模式。

<Tabs>
  <Tab title="TypeScript">
    ```typescript
    class Protocol<Request, Notification, Result> {
        // 处理传入的请求
        setRequestHandler<T>(schema: T, handler: (request: T, extra: RequestHandlerExtra) => Promise<Result>): void

        // 处理传入的通知
        setNotificationHandler<T>(schema: T, handler: (notification: T) => Promise<void>): void

        // 发送请求并等待响应
        request<T>(request: Request, schema: T, options?: RequestOptions): Promise<T>

        // 发送单向通知
        notification(notification: Notification): Promise<void>
    }
    ```
  </Tab>
  <Tab title="Python">
    ```python
    class Session(BaseSession[RequestT, NotificationT, ResultT]):
        async def send_request(
            self,
            request: RequestT,
            result_type: type[Result]
        ) -> Result:
            """发送请求并等待响应。如果响应包含错误，则抛出 McpError。"""
            # 请求处理实现

        async def send_notification(
            self,
            notification: NotificationT
        ) -> None:
            """发送不需要响应的单向通知。"""
            # 通知处理实现

        async def _received_request(
            self,
            responder: RequestResponder[ReceiveRequestT, ResultT]
        ) -> None:
            """处理来自另一方的传入请求。"""
            # 请求处理实现

        async def _received_notification(
            self,
            notification: ReceiveNotificationT
        ) -> None:
            """处理来自另一方的传入通知。"""
            # 通知处理实现
    ```
  </Tab>
</Tabs>

关键类包括：

* `Protocol`
* `Client`
* `Server`

### 传输层

传输层处理客户端与服务器之间的实际通信。MCP 支持多种传输机制：

1. **标准输入输出（Stdio）传输**
   - 使用标准输入/输出进行通信
   - 适用于本地进程

2. **HTTP 与 SSE 传输**
   - 使用服务器发送事件（SSE）进行服务器到客户端的消息传递
   - 使用 HTTP POST 进行客户端到服务器的消息传递

所有传输均使用 [JSON-RPC](https://www.jsonrpc.org/) 2.0 交换消息。有关模型上下文协议消息格式的详细信息，请参阅[规范](/specification/)。

### 消息类型

MCP 包含以下主要消息类型：

1. **请求** 期望来自另一方的响应：
    ```typescript
    interface Request {
      method: string;
      params?: { ... };
    }
    ```

2. **结果** 是对请求的成功响应：
    ```typescript
    interface Result {
      [key: string]: unknown;
    }
    ```

3. **错误** 指示请求失败：
    ```typescript
    interface Error {
      code: number;
      message: string;
      data?: unknown;
    }
    ```

4. **通知** 是不需要响应的单向消息：
    ```typescript
    interface Notification {
      method: string;
      params?: { ... };
    }
    ```

## 连接生命周期

### 1. 初始化

```mermaid
sequenceDiagram
    participant Client
    participant Server

    Client->>Server: 初始化请求
    Server->>Client: 初始化响应
    Client->>Server: 已初始化通知

    Note over Client,Server: 连接已准备好使用
```

1. 客户端发送包含协议版本和功能的 `initialize` 请求
2. 服务器响应其协议版本和功能
3. 客户端发送 `initialized` 通知作为确认
4. 开始正常的消息交换

### 2. 消息交换

初始化后，支持以下模式：

- **请求-响应**：客户端或服务器发送请求，另一方响应
- **通知**：任一方发送单向消息

### 3. 终止

任一方均可终止连接：
- 通过 `close()` 进行干净关闭
- 传输断开
- 错误情况

## 错误处理

MCP 定义了以下标准错误代码：

```typescript
enum ErrorCode {
  // 标准 JSON-RPC 错误代码
  ParseError = -32700,
  InvalidRequest = -32600,
  MethodNotFound = -32601,
  InvalidParams = -32602,
  InternalError = -32603
}
```

SDK 和应用程序可定义高于 -32000 的自定义错误代码。

错误通过以下方式传播：
- 对请求的错误响应
- 传输上的错误事件
- 协议级别的错误处理程序

## 实现示例

以下是实现 MCP 服务器的基本示例：

<Tabs>
  <Tab title="TypeScript">
    ```typescript
    import { Server } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/index.js";
    import { StdioServerTransport } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/stdio.js";

    const server = new Server({
      name: "example-server",
      version: "1.0.0"
    }, {
      capabilities: {
        resources: {}
      }
    });

    // 处理请求
    server.setRequestHandler(ListResourcesRequestSchema, async () => {
      return {
        resources: [
          {
            uri: "example://resource",
            name: "示例资源"
          }
        ]
      };
    });

    // 连接传输
    const transport = new StdioServerTransport();
    await server.connect(transport);
    ```
  </Tab>
  <Tab title="Python">
    ```python
    import asyncio
    import mcp.types as types
    from mcp.server import Server
    from mcp.server.stdio import stdio_server

    app = Server("example-server")

    @app.list_resources()
    async def list_resources() -> list[types.Resource]:
        return [
            types.Resource(
                uri="example://resource",
                name="示例资源"
            )
        ]

    async def main():
        async with stdio_server() as streams:
            await app.run(
                streams[0],
                streams[1],
                app.create_initialization_options()
            )

    if __name__ == "__main__":
        asyncio.run(main())
    ```
  </Tab>
</Tabs>

## 最佳实践

### 传输选择

1. **本地通信**
   - 对本地进程使用 stdio 传输
   - 适用于同一台机器的高效通信
   - 进程管理简单

2. **远程通信**
   - 在需要 HTTP 兼容性的场景中使用 SSE
   - 考虑包括认证和授权在内的安全问题

### 消息处理

1. **请求处理**
   - 彻底验证输入
   - 使用类型安全的模式
   - 优雅处理错误
   - 实现超时

2. **进度报告**
   - 对长时间操作使用进度令牌
   - 增量报告进度
   - 在已知时包含总进度

3. **错误管理**
   - 使用适当的错误代码
   - 提供有帮助的错误消息
   - 在错误发生时清理资源

## 安全考虑

1. **传输安全**
   - 对远程连接使用 TLS
   - 验证连接来源
   - 在需要时实施认证

2. **消息验证**
   - 验证所有传入消息
   - 清理输入
   - 检查消息大小限制
   - 验证 JSON-RPC 格式

3. **资源保护**
   - 实施访问控制
   - 验证资源路径
   - 监控资源使用情况
   - 限制请求速率

4. **错误处理**
   - 不要泄露敏感信息
   - 记录与安全相关的错误
   - 实施适当的清理
   - 处理拒绝服务（DoS）场景

## 调试和监控

1. **日志记录**
   - 记录协议事件
   - 跟踪消息流
   - 监控性能
   - 记录错误

2. **诊断**
   - 实施健康检查
   - 监控连接状态
   - 跟踪资源使用情况
   - 分析性能

3. **测试**
   - 测试不同传输方式
   - 验证错误处理
   - 检查边缘情况
   - 负载测试服务器
